[发明专利]整合式生物产品生产设备及相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及生物质的处理方法，具体地，提供了利用氨处理植物生物质以及使用经过处理的生物质在产酶的微生物中刺激生长和/或促进酶合成的方法以及相关的生物产品生产系统和设备。

背景技术

纤维素生物质能用于生产各种生物产品。然而，许多常规方法非常昂贵，要求很高的资本支出，例如需要高压反应器和大量的添加剂。

本发明人首先认识到需要开发由纤维素生物质生产生物产品的改进的方法。

发明内容

本发明的一方面是一种方法，包括：用氨预处理来处理植物生物质以提供经氨处理过的植物生物质，其中所述植物生物质取自一种或多种植物；以及使用所述经氨处理过的植物生物质来在产酶的微生物中刺激生长或促进酶合成。

在一些实施方式中，所述经氨处理的碱性植物生物质含有在产酶的微生物中刺激生长或促进纤维素酶合成的可溶性物质和/或固体。

本文所述的方法还可包括使用溶剂从所述经氨处理的碱性植物生物质中提取至少一部分可溶性物质，从而生产可溶性提取物和经洗涤的预处理过的生物质。在一些实施方式中，所述可溶性提取物用于在产酶的微生物中刺激生长或促进纤维素酶合成。此外，所述经洗涤的预处理过的生物质还可用于在产酶的微生物中刺激生长或促进纤维素酶合成。

本文所述的方法能在利用经氨处理的植物生物质的生物产品生产设备中进行，以在生物产品生产装置中生产生物产品。在一些实施方式中，所述产酶的微生物包含在酶生产装置内，该酶生产装置任选含有可溶性提取物、经洗涤的预处理过的生物质和/或生物产品生产装置的含营养物的副产物。

在一些实施方式中，通过产酶的微生物所生产的酶为解糖酶(saccharolytic enzyme)。例如，所述解糖酶能选自葡聚糖外切酶(exoglucanases)、葡聚糖内切酶(endoglucanases)、β-木糖苷酶(β-xylosidases)、木聚糖内切酶(endoxylanases)、α-阿拉伯呋喃糖酶(α-arabinofuranosidases)、纤维素诱导蛋白质2(cellulose induced protein 2)、α-阿拉伯呋喃糖酶(α-arabinofuranosidases)、乙酰基木聚糖酯酶(acetyl xylan esterases)、α-葡糖醛酸酶(α-glucuronidases)、木聚糖内切酶(endoxylanases)、多聚半乳糖醛酸酶(polygalaturonases)、α-半乳糖苷酶(α-galactosidases)、乙酰基酯酶(acetyl esterases)及其组合。

所述产酶的微生物选自酵母、细菌、真菌及其组合。在一些实施方式中，所述产酶的微生物选自里氏木霉(Trichoderma reesei)和泡盛曲霉(Aspergillus Awamori)。

由经氨处理的碱性植物生物质得到的可溶性提取物可包括蛋白质、维生素、单糖、寡糖、脂质和微量元素。

用于从经氨处理的碱性植物生物质提取至少一部分可溶性物质的溶剂可以是水或基于水的溶剂。在一些实施方式中，所述溶剂为水性碱性氢氧化铵溶液。例如，所述水性碱性氢氧化铵溶液可含有约0.01％-30％重量NH₄OH。在一些实施方式中，所述水性碱性氢氧化铵溶液的pH在约7-12之间。

所述可溶性提取物含有刺激剂。由此，所述可溶性提取物和/或刺激剂可用于在产酶的微生物中刺激生长。所述可溶性提取物和/或刺激剂还可用于在产酶的微生物中诱导或刺激酶生产。这种生长刺激和/或酶诱导可单独或同时进行，例如，在酶生产装置中进行。

植物生物质可以衍生自一种或多种植物。在一些实施方式中，所述植物为单子叶植物(monocot)。可以得到植物生物质的单子叶植物的实例包括草(grass)、玉米秸秆(corn stover)、高粱(sorghum)、甘蔗渣(sugarcane bagasse)、小麦(wheat)、稻谷(rice)、玉蜀黍(maize)或其组合。在一些实施方式中，所述草为柳枝稷(switchgrass)、芒草(miscanthus)、草芦(reed canary grass)或其组合。在一种实施方式中，所述植物生物质为玉米秸秆。

氨预处理能使用多种含氨的物质采用多种方式进行。在一些实施方式中，所述氨预处理包括氨纤维膨胀。